JPH09189875A - 光学ユニットおよびそれを用いた光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装されるプリンター等の製品に対応して、
ビーム径を簡単に調整できる簡易な構造の安価な光学ユ
ニットを提供する。また、光学ユニットを用いてて高品
質の画像の得られる光走査装置を提供する。 【解決手段】 光学ユニット１は、レーザユニット４０
とコリメータレンズ５０をハウジング１０に収納し、ハ
ウジング１０の一方の端１１に内管２０をねじで嵌めて
ある。コリメータレンズ５０は内管２０の端２５とコイ
ルスプリング６０で挟まれてハウジング１０内を移動可
能となっており、内管２０をハウジング１０に出し入れ
することによってレーザユニット４０とコリメータレン
ズ５０の距離を変えてビーム径を調整できる。また、光
学ユニット１を備えた走査光学系を用いて、高画質の画
像の得られる光走査装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタ等
に用いられる光走査装置に関し、特に、レーザユニット
およびコリメータレンズを内蔵した光学ユニットに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタや複写機等にレーザを利
用した製品が市場に数多く普及している。これら製品に
実装されている、レーザビームを像面にスキャンするた
めの走査光学系においては、光源やレンズの位置等によ
り像面におけるビームのスポットの大きさや形が変動す
る。従って、ビーム径を調整し高品質の画像または画質
の良い印刷を行うため、いくつかの機構が用意されてい
る。

【０００３】図５に、従来の一般的な走査光学系を示し
てある。図示した走査光学系９０はレーザ光を出射する
レーザユニット４０と、その光軸上に設置されたコリメ
ータレンズ５０と、コリメータレンズ５０の光軸方向の
延長上に設置されたアナモフィックな性質をもつシリン
ダーレンズ９１と、このシリンダーレンズ９１の延長上
に設置された偏向用のポリゴンミラー９２とを有し、こ
れらレーザユニット４０、コリメータレンズ５０、シリ
ンダーレンズ９１、ポリゴンミラー９２で第１結像光学
系９９を形成している。さらに、この走査光学系９０は
ポリゴンミラー９２で偏向されたレーザビームの走査方
向に走査レンズ９３、９４を設置してあり、その延長線
上に像面９５を設けてある。

【０００４】この走査光学系９０においては、レーザユ
ニット４０から出射されたレーザ光がコリメータレンズ
５０よって平行なレーザビームに変換され、シリンダー
レンズ９１に入射する。シリンダーレンズ９１は、主走
査方向Ａにパワーを持たず、主走査方向Ａに垂直な副走
査方向にのみパワーを持つアナモフィック光学系を形成
するように配置されている。従って、レーザビームは主
走査方向には径が変化しないのに対し、副走査方向には
ポリゴンミラー９２の前方Ｆの地点で一旦ビームが収束
するようにシリンダーレンズ９１から出射される。その
後、レーザビームはポリゴンミラー９２で反射される。
この反射されたレーザビームは走査レンズ９３および９
４を介して像面９５に集光される。さらに、走査光学系
９０においては、コリメータレンズ５０とシリンダーレ
ンズ９１の間、あるいはシリンダーレンズ９１とポリゴ
ンミラー９２の間にレーザビームの径を整えるためのス
リットが設置される場合もある。

【０００５】このような走査光学系９０を用いて解像度
の高い画像を安定して得るためには像面９５に照射され
るレーザビームのビーム径を細く一定に保つことが重要
である。しかし、プリンター等に実装される走査光学系
９０は光学部品の取り付け精度等によってビーム径にバ
ラツキが生じる。そのため、個々の製品毎の印刷品質等
を所定のレベルに保つためには走査光学系９０を調整す
る必要がある。

【０００６】図５に示した走査光学系９０においては、
ビーム径の調整を走査光学系９０内の第１結像光学系９
９で、シリンダーレンズ９１とコリメータレンズ５０と
の光学的距離を調整したり、シリンダーレンズ９１を焦
点距離の異なるものに取り替えることで行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリン
ダーレンズの配置を変更して像面９５におけるビーム径
を調整するためには、シリンダーレンズを移動するレー
ル等の移動用部材が必要となる。そのため、プリンター
内の光学系の構成が煩雑となる。

【０００８】一方、ビーム径を調整するために異なる焦
点距離を持つシリンダーレンズに取り替える方法は、設
計段階や試作段階では可能であるが、実際の製品では、
実装したシリンダーレンズを取り外し、異なる焦点距離
をもつ別のシリンダーレンズに交換しなければならず、
大変手間のかかる作業である。

【０００９】また、シリンダーレンズとコリメータレン
ズの間、あるいはシリンダーレンズと偏向器の間にスリ
ットを設けることによってビーム径を調整することも可
能である。しかしながら、スリットの形状を決定するに
あたって複雑な計算が必要となるので、個々の製品に対
応したビーム径の調整にスリットを用いることは難し
い。

【００１０】高品質の画像や印字品質の良いプリンター
を常に供給するためには像面におけるビーム径の調整が
必要不可欠である。しかしながら、上述したように光学
部品を製品に実装した後ではビーム径の調整は大変手間
のかかる作業であり、実際に像面を観察しながらビーム
径を調整することは困難である。

【００１１】そこで、本発明は、プリンター等の製品に
実装される走査光学系を調整することによって、簡単に
像面におけるビーム径の調整が可能な光学ユニットを提
供することを目的としている。

【００１２】さらに、ビーム径を調整するにあたって、
像面を観察しながら調整できる簡易な構造の安価な光学
ユニットを提供することを目的としている。

【００１３】また、光学ユニットを用いて個々の製品に
対応して高品質の画像の得られる光走査装置を提供する
ことを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光学ユニットにおいては、レーザユニット
とコリメータレンズの光学的距離を変えて個々の製品に
対応してビーム径の調整が行えるようにしている。この
ため、本発明の光学ユニットは、レーザ光を出射するレ
ーザユニットと、レーザユニットから出射されたレーザ
光を平行なレーザビームに変換するコリメータレンズ
と、このコリメータレンズとレーザユニットとの光学的
距離を変更することができる距離制御手段を備えてお
り、これらレーザユニット、コリメータレンズおよび距
離制御手段をハウジング内に収納している。レーザユニ
ット又はコリメータレンズのいずれを動かして距離を調
整しても良く、また、プリズムやその他の光学的手段を
用いて距離を調整しても良い。

【００１５】コリメータレンズは外部のと接続がないの
で、ハウジング内をレーザビームの方向に移動可能に収
納し、このコリメータレンズを動かすためにハウジング
内をスライドできる調整部を設けることが望ましい。ま
た、この調整部にハウジングに対しねじにより嵌められ
た調整部材を設ければ、この調整部材を回転することに
よって、コリメータレンズの位置を変更できる。

【００１６】また、光学ユニットと、光学ユニットから
出射されたレーザビームを主走査方向に偏向する偏向器
と、偏向器から出射されたレーザビームの光路上に設置
された走査レンズ系とを備えた光走査装置においては、
光学ユニットを利用して、個々の製品に対応して高品質
の画像を得られ、且つ簡単に像面におけるビーム径の調
整ができる。さらに、レーザビームを出射するレーザユ
ニット、レーザビームを平行なレーザビームを変換する
コリメータレンズ、コリメータレンズとレーザユニット
との光学的距離を変更する位置制御手段、コリメータレ
ンズから出射されたレーザビームを主走査方向に偏向す
る偏向器および偏向器から出射されたレーザビームの光
路上に設置された走査レンズ系とを有する光走査装置に
おいても、位置制御手段によってビーム径の調整が簡単
に行える。

【００１７】本発明の光学ユニットは、レーザユニット
とコリメータレンズの光学的距離を変えることにより、
レーザユニットから放射状に出射されるレーザ光を平行
光に変換する位置をかえ、光学ユニットから出射される
平行なレーザビームの径を調整している。従って、簡単
に像面におけるビーム径の調整が可能である。さらに、
ビーム径を調整するにあたって、光学ユニットを製品か
ら取り外す必要はなく、調整部材を動かすことでビーム
径の調整が可能なので、像面を観察しながら調整でき
る。また、調整部にねじを用いた調整部材を採用するこ
とにより、簡易な構造の安価な光学ユニットを提供でき
る。さらに、光学ユニットを用いて光走査装置を構成す
ることで、個々の製品に対応して高品質の画像の得られ
る光走査装置を提供できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照にして本発明の実
施例を説明する。

【００１９】図１に本発明の実施例の光学ユニットの概
要を示し、図２に本例の光学ユニットの構造を断面図を
用いて示してある。本例の光学ユニット１はレーザ光を
出射するレーザユニット４０と、レーザユニット４０よ
り出射されたレーザ光を平行なレーザビームに変換する
コリメータレンズ５０と、これらレーザユニット４０と
コリメータレンズ５０を収納するハウジング１０を備え
ている。

【００２０】ハウジング１０は、円筒状で、一方の端１
２にレーザユニット４０が取り付けられており、この一
方の端１２の反対側の端１１は開放され、その内周面１
５にはねじ溝１４が切られている。内周面１５にはレー
ザユニット４０とコリメータレンズ５０との光学的距離
を変更するための内管２０がねじ込まれており、この内
管２０のハウジング１０内の端２５がコリメータレンズ
５０の外周に設けられた固定部７０に接触するようにな
っている。さらに、コリメータレンズ５０の固定部７０
と、ハウジング内のレーザユニット４０側の内壁１３と
の間にコイルスプリング６０が嵌め込まれている。従っ
て、コリメータレンズ５０は内管２０とコイルスプリン
グ６０とに挟まれてハウジング１０内の所定の位置に固
定される。また、ハウジング１０のレーザユニット４０
の側の端１２からレーザユニット４０に対し、外部から
の信号の受信を行う接続部３０が飛び出している。

【００２１】内管２０は中部が中空となっており、この
内管２０を通してコリメータレンズ５０で平行光束にな
ったレーザビームが出射される。内管２０の先端には内
管２０より外側にのびた円板部２２が取り付けられてお
り、この円板部２２の外周にはドライバ等によって内管
２０を動かすことができる溝２３が形成されている。

【００２２】また、内管２０の外周面２１にはハウジン
グ１０の内周面１５のねじ溝１４とかみ合うねじ溝２４
が形成されている。このため、内管２０の先端の円板部
２２の溝２３をドライバ等によって回すと、内管２０が
ハウジング１０内部をスライドし、コリメータレンズ５
０の位置を変えて、レーザユニット４０とコリメータレ
ンズ５０の光学的距離を変更することができる。

【００２３】本例の光学ユニット１は、内管２０の先端
の円板部２２の溝２３にドライバを差し込み、円板部２
２を右回転させると、ハウジング１０にねじ込まれた内
管２０はハウジング１０の内部に移動する。この結果、
内管２０の端２５がコリメータレンズ５０をハウジング
１０の内側に押し、コリメータレンズ５０はコイルスプ
リング６０を縮ませながら、レーザユニット４０の方向
に移動する。このため、レーザユニット４０とコリメー
タレンズ５０の距離が縮まる。そして、内管２０の移動
を止めると、コリメータレンズ５０はコイルスプリング
６０と内管２０に挟まれた状態で位置決めされる。

【００２４】逆に、円板部２２を左回転させると内管２
０はハウジング１０の外側に移動する。コリメータレン
ズ５０はコイルスプリング６０によって押され、内管の
端２５とともにレーザユニット４０から出射されるレー
ザビームの方向に移動し、レーザユニット４０とコリメ
ータレンズ５０の距離が伸びる。そして、内管２０を止
めると、コリメータレンズ５０はコイルスプリング６０
と内管２０に挟まれたた状態で位置決めされる。このよ
うに本例の光学ユニット１は、ドライバー１本で簡単に
レーザユニット４０とコリメータレンズ５０の距離を変
更できる。また、コイルスプリング６０と内管２０に挟
まれているので、光軸に対する傾きを防止できる。

【００２５】図３に本例の光学ユニット１から出射され
るレーザビームの径が調整される様子を示してある。本
例の光学ユニット１の内管２０がハウジング１０内にね
じ込まれ、コリメータレンズ５０が位置Ａにある場合
は、レーザユニット４０から出射されたレーザビームが
実線で示したように上下に拡がりながら位置Ａに達し、
コリメータレンズ５０で平行なレーザビームに変換され
る。従って、光学ユニット１から出射されるレーザビー
ムの副走査方向は径Ｄａとなる。一方、内管２０がハウ
ジング１０内から外側に移動し、コリメータレンズ５０
が位置Ｂにある場合は、レーザユニット４０から出射さ
れたレーザビームは破線で示したように位置Ｂで平行な
レーザビームに変換される。このとき、光学ユニット１
から出射されるレーザビームの副走査方向は径Ｄｂとな
る。レーザユニット４０から出射されるレーザビーム
は、コリメータレンズ５０で平行光束に変換されるまで
拡がりながら光路を進んでくるので、径の関係は次のよ
うになる。

【００２６】Ｄａ ＜ Ｄｂ・・・（１） このため、内管２０を外に動かすと光学ユニット１から
出射されるビーム径は大きくなり、内管２０を内に動か
すと光学ユニット１から出射されるビーム径は小さくな
る。従って、光学ユニット１は、内管２０を出し入れす
ることで光学ユニット１から出射されるビーム径を調整
できる。

【００２７】上述のように本例の光学ユニット１におい
ては、コリメータレンズ５０は内管２０の端２５とコイ
ルスプリング６０によって挟まれた状態で位置決めされ
るので、位置決めが精度良く行われ、光軸の傾き等がな
く光学的特性に優れている。

【００２８】さらに、内管２０を出し入れするだけで、
個々の製品に対応したビーム径の調整ができるので、レ
ンズの移動用のレール等の大がかりな部材やレンズを移
動させる複雑な機構、複雑な計算により作られたスリッ
トの取り付け、又はレンズの交換を必要とせず、小型で
簡易な構造であり、さらに、安価に供給可能な光学ユニ
ットである。

【００２９】さらに、本例の光学ユニット１は、内管２
０の円板部２２に設けられた溝２３にドライバ等を差し
込み、左右に回転させることで簡単にコリメータレンズ
５０の位置を変えられるので、光学ユニット１における
ビーム径の調整が一層簡単にできる。

【００３０】図４に本発明の光学ユニットを用いた走査
光学系９０を示してある。本例の走査光学系９０は光学
ユニット１を光源として採用しており、その他の部分は
図５に基づき説明した走査光学系９０とほぼ同様なの
で、共通する部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。本例の走査光学系９０をプリンタ等の個々の製品に
実装すると、走査光学系の全系の焦点距離は光源や光学
部品の位置精度等の影響により各プリンタ毎に異なる。
従って、像面９５における印刷品質を確保するためには
ビーム径を調整することが望ましいことがある。本例の
走査光学系９０においては、光学ユニット１の内管２０
を動かすことにより、レーザユニット４０とコリメータ
レンズ５０の光学的距離を変えて、光学ユニット１から
出射されるレーザビームの径を調整できるので、像面９
５に得られるビーム径を所定の印刷品質が得られるサイ
ズに簡単に調整できる。また、本例の走査光学系９０に
おいては、この光学的距離を変える作業にあたって、本
発明の光学ユニット１を製品から取り外したり、ハウジ
ング１０を開いてレンズを調整する必要はなく、溝２３
を利用して外部から簡単に行うことができる。さらに、
像面９５のビーム径を確認しながら行うことができるの
で、微妙な整形が走査光学系内で簡単に行える。

【００３１】なお、本例の光学ユニット１は内管２０と
コイルスプリング６０でコリメータレンズ５０を挟み、
移動・位置決めをする機構を採用したが、内管２０とコ
イルスプリング６０でコリメータレンズ５０を挟む機構
に限定されることはない。例えば、内管２０のハウジン
グ１０内の先端に直接コリメータレンズ５０を取り付け
ても良く、また、コリメータレンズ５０を動かさずにレ
ーザユニット４０の位置を変えて光学的距離を変えても
良い。また、ハウジング１０の形状は筒型ではなく箱型
であってももちろん良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学ユニ
ットは、レーザユニットとコリメータレンズの光学的距
離を変えて、光学ユニットから出射される平行なレーザ
ビームの径を調整できる。従って、この光学ユニットを
用いることにより、プリンター等の製品に実装された
後、個々の製品に合わせて簡単に像面におけるビーム径
の調整が可能な走査光学系を提供できる。また、ビーム
径を調整するにあたって、光学ユニットを製品から取り
外す必要はなく、ハウジングにねじにより嵌め込まれた
調整部材を動かすことで像面のビーム径の調整が可能で
ある。このように、本発明により、像面を観察しながら
調整できる簡易な構造の安価な光学ユニットを提供でき
る。また、本発明の光学ユニットを備えた走査光学系を
用いることで、個々の製品に対応して高品質の画像の得
られる光走査装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光学ユニットの外観を示
す斜視図である。

【図２】本発明の実施例に係る光学ユニットの構造を示
す断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る光学ユニットから出射さ
れるレーザビームの様子を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例に係る光学ユニットを備えた走
査光学系を示す斜視図である。

【図５】従来の走査光学系を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 光学ユニット １０ ハウジング １４、２４ ねじ溝 ２０ 内管 ２２ 円板部 ２３ 溝 ３０ 接続部 ４０ レーザユニット ５０ コリメータレンズ ６０ コイルスプリング ７０ 固定部 ９０ 走査光学系 ９１ シリンダーレンズ ９２ ポリゴンミラー ９３、９４ 走査レンズ ９５ 像面 ９９ 第１結像光学系 Ａ 主走査方向

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を出射するレーザユニットと、 前記レーザ光を平行なレーザビームに変換するコリメー
   タレンズと、 前記コリメータレンズと前記レーザユニットとの光学的
   距離を変更する距離制御手段と、 前記レーザユニット、コリメータレンズおよび距離制御
   手段を収納するハウジングとを有することを特徴とする
   光学ユニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記コリメータレン
   ズは、前記ハウジング内に前記レーザビームの方向に移
   動可能に収納されており、 前記距離制御手段は、ハウジング内をスライドし前記コ
   リメータレンズを移動可能な調整部を有することを特徴
   とする光学ユニット。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記調整部は、前記
   ハウジングに対しねじにより嵌められた調整部材を有
   し、この調整部材を回転することにより前記コリメータ
   レンズの位置を変更することを特徴とする光学ユニッ
   ト。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の光学ユニットと、 前記光学ユニットから出射されたレーザビームを主走査
   方向に偏向する偏向器と、 前記偏向器から出射されたレーザビームの光路上に設置
   された走査レンズ系とを有することを特徴とする光走査
   装置。
5. 【請求項５】 レーザビームを出射するレーザユニット
   と、 前記レーザビームを平行なレーザビームに変換するコリ
   メータレンズと、 前記コリメータレンズと前記レーザユニットとの光学的
   距離を変更する位置制御手段と、 前記コリメータレンズから出射されたレーザビームを主
   走査方向に偏向する偏向器と、 前記偏向器から出射されたレーザビームの光路上に設置
   された走査レンズ系とを有することを特徴とする光走査
   装置。